Fraunhofer ISE -Wechselrichter ermöglicht PV den Sprung von Nieder- zur Mittelspannung.
Gedacht – gemacht: Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme hat den weltweit ersten Mittelspannungs-Stringwechselrichter für Großkraftwerke vorgestellt. Mit einer echten Einspeisung ins Mittelspannungsnetz hat das Entwicklerteam bewiesen, dass eine höhere Spannungsebene für Photovoltaik-Wechselrichter technisch möglich ist. Damit sollen sich in Zukunft laut Fraunhofer bei passiven Bauteilen und Kabeln enorme Kosten- und Ressourcen einsparen lassen. Der neue Wechselrichter sei die Grundlage für eine völlig neue Generation von PV-Großkraftwerken, sei aber auch bei Windkraftanlagen, Elektromobilität oder Industrie gut einzusetzen.
Mehr Volt – dünnere Kabel
Aktuelle PV-Stringwechselrichter arbeiten mit Ausgangsspannungen zwischen 400 VAC und 800 VAC. In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderten Projekt entwickelte das Fraunhofer ISE in Kooperation mit Siemens und Sumida einen Wechselrichter, der eine Anhebung der Ausgangsspannung in den Mittelspannungsbereich (1.500 V) bei einer Leistung von 250 kVA erlaubt. Möglich wurde dies durch den Einsatz von hoch sperrenden Siliciumkarbid-Halbleitern. Das Forschungsteam installierte außerdem ein Kühlkonzept mit Heatpipes, um eine effiziente Kühlung, mit weniger Aluminium zu realisieren.
70 % geringerer Kabelquerschnitt
Enormes Einsparpotenzial durch dünnere Kabel In einem typischen Photovoltaik-Kraftwerk sind Kilometer von Kupferkabeln verlegt. Hier sehen die Entwickler durch eine höhere Spannung erhebliches Einsparpotenzial: Bei einer Spannung von 1.500 VAC, sinkt der Kabelquerschnitt auf 35 mm², was den Bedarf an Kupfer um etwa 700 Kilogramm pro Kilometer reduziert. Prof. Dr. Andreas Bett, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme erklärt dazu: „Unsere Ressourcenanalysen zeigen, dass mittelfristig Kupfer aufgrund der Elektrifizierung des Energiesystems ein knapper Rohstoff wird. Die Erhöhung der Spannung erlaubt einen sparsamen Umgang mit diesen wertvollen Ressourcen“.
Neue Normen
Mit dem Mittelspannungswechselrichter werden die aktuell bestehenden PV-spezifischen Normen verlassen – sie decken diesen Bereich nicht ab. Daher beschäftigt sich das Projektteam auch mit dem Thema Normen, die sich durch die Anhebung der Spannung ergeben.
Partner für Demoprojekt gesucht
Nach erfolgreichen Tests mit der Einspeisung ins Mittelspannungsnetz sucht das Forschungsteam jetzt Partner für Feldtests. Das können Entwickler von Photovoltaik-Park oder Netzbetreiber sein. Neben dem Einsatz in der Photovoltaik ist der Schritt über die Grenzen der Niederspannung hinaus auch für Anwendungen wie Windkraftanlagen und Ladeinfrastruktur für größere Elektro-Fahrzeugflotten sowie für die E-Nutzfahrzeugladung interessant – eben überall dort, wo durch steigende Anlagenleistungen große Kabelquerschnitte benötigt werden.
M.Gorgus
Über 70 Prozent Autarkie erreicht der Ommenhof mit Speicher und PV ©powertrust
Motivation Unabhängigkeit
Es gibt viele Nabelschnüre, an denen moderne Menschen hängen. Eine Nabelschnur ist das öffentliche Stromnetz, an dessen einem Ende der Kunde und an dessen anderen Ende der Stromversorger sitzt. Letzterer hebt in Deutschland mit beständiger Regelmäßigkeit die Strompreise an, die der Kunde zu zahlen hat. Es gibt mehrere Auswege aus dieser Abhängigkeit. Einer ist die Installation von Stromspeichern und Photovoltaikanlagen. Das hat im November 2018 der in Ostfriesland ansässige landwirtschaftliche Betrieb Ommenhof mit einem 64 kWh Crystal Tower Stromspeicher der Firma Powertrust GmbH aus Bremen in Kombination mit einer 60 kWp Photovoltaikanlage realisiert.
Nach 20 Monaten Solarstromerzeugung, Speicherung und Energiemanagement wurde es Zeit für eine erste Zwischenbilanz. Die Powertrust GmbH traf sich mit der Betreiberfamilie Ommen zum Erfahrungsaustausch und einer ersten Bilanz.
Besser als erwartet
Was dem Powertrustbeauftragten vor Ort entgegenschlug war ehrliche uneingeschränkte Begeisterung. Die ganze Familie lebt seit Inbetriebnahme des Systems nach der Sonne. 100 Milchkühe, diverse Kleintiere und fünf Ferienwohnungen verbrauchen rund 45.000 Kilowattstunden Strom pro Jahr. Seit die Selbstversorgung läuft hat sich der Bezug von Strom aus dem öffentlichen Netz auf 10.000 Kilowattstunden pro Jahr reduziert. Die Speicher-PV-Kombination bedient fast 78 Prozent des Energiebedarfs. Bei 22 Cent pro Kilowattstunde für Strom aus dem Netz sind das 7700 Euro auf der Habenseite durch vermiedene Stromkosten.
„Das System funktioniert, die Auslegung passt“, freut sich Hauke Heitshusen, der Beauftragte für Sonderprojekte der Firma Powertrust.
Leben nach der Sonne – ein gutes Gefühl
Die Begeisterung auf dem Ommenhof ist groß, aber nicht nur bei der Betreiberfamilie. „Alle Gäste, die zu uns kommen machen mit“, erzählt Landwirt Ommen, „täglicher Eigenverbrauch und optimal an die Sonne angepasster Verbrauch sind zu einer Art Hof-Sport bei unseren Feriengästen geworden. Sie erleben und leben Grüne Energie während ihrer Ferien auf dem Bauernhof. Das gibt dem Urlaub auf dem Bauernhof eine andere Dimension, wir machen die Energiewende erlebbar, wir haben erneuerbare Energie zum Anfassen. Das kennen viele ja nur aus dem Fernsehen“
Speicher und PV rechnet sich
„Die Wirtschaftlichkeitsberechnung war eher konservativ gerechnet. Wir sind von 60 Prozent Eigenversorgung ausgegangen“, erklärt Hauke Heitshusen. „Erreicht haben wir im Alltagsbetrieb in den vergangenen 20 Monaten 72 Prozent, was uns sehr freut“. 2019 wurde im Rahmen der kontinuierlichen Weiterentwicklung des Powertrust Speichersystems beim Ommenhof eine neue, optimierte Speichersteuerung eingebaut, welche sich positiv auf die Lebensdauer als auch auf die Leistung des Speichers auswirkt. Knapp 26.000 Kilowattstunden hat der Stromspeicher auf dem Ommenhof bereits geladen und wird nach rund 10 Jahren seine Wirtschaftlichkeit erreicht haben, gerechnet mit dem Strompreis aus dem Jahre 2018. Der ist 2019 gestiegen, steigt 2020 und wird aller Voraussicht nach auch in den kommenden Jahren steigen, sodass die Wirtschaftlichkeit schneller erreicht wird.
Stromspeicher und Photovoltaik liefern zwar keinen hundertprozentigen Schnitt durch die Nabelschnur zum Stromversorger. Für über 70 Prozent seines Stromverbrauches hat der Ommenhof in Zukunft seine Energiekosten fixiert und in eigenen Händen. Das ist nicht nur eine gute Bilanz, sondern auch ein gutes Gefühl.
Faktencheck
- Stromspeicher: 64 kWh CrystalTower von Powertrust mit Steuerung der neuesten Generation
- Photovoltaik: 60 kWp polykristallin
- PV-Speicher: AC-gekoppelt
- Autarkiegrad: 43 % gerechnet, 72 % in der Praxis erreicht
- Gespeicherte Strommenge: ca. 26.000 kWh
- Kosten PVA mit Speicher ca. 135.000 zzgl. MwSt.
- Strombezug vor Installation ca. 45.000 kWh
- Nach Installation und 20 Monaten Betrieb noch 10.000 kWh
- Reduktion der Stromkosten um ca. 8800 € netto / Jahr
- Förderung für ins Netz eingespeißte Restmenge 1500 € Einspeisung p.a.
- Amortisation des PV-Stromspeichersystem nach ca. 13 Jahren.
In der Wirtschaftlichkeitsrechnung wurde keine Strompreissteigerung einkalkuliert. Es wird mit dem Strompreis von 2018 gerechnet, 24 Cent / kWh.
Manfred Gorgus SOLAR-professionell für GoodGuys GmbH/ Powertrust GmbH
CEO Adler Solar Gerhard Cunze (grünes Poloshirt) erläutert Bremens Umweltsenator Lohse (rechts im Bild) die visuelle Inspektion eines Photovoltaikmoduls © SUBV
Am 28. Mai 2019 hat die Adler Solar GmbH das fünfmillionste Photovoltaik-Modul im Kundenauftrag geprüft. Eine Menge Module, eine Menge Probleme, eine Menge Lösungen und ein reicher Schatz an Erfahrungen.
„Eigentlich dürfte es ein Unternehmen wie uns gar nicht geben“, scherzt Adler Solar Geschäftsführer Gerhard Cunze, „denn in den Jahren des Photovoltaikbooms wurden Photovoltaikanlagen gerne als wartungsfreie Energieerzeuger verkauft. Allenfalls dem Wechselrichter wurde ein Verfallsdatum zugesprochen. Einmal installiert, sollten PV-Module Jahrzehnte ihren Dienst tun, ohne Wartung, ohne Pflege. Heute wissen wir, dass Photovoltaikmodule tatsächlich Jahrzehnte zuverlässig arbeiten, wenn die Anlage ordentlich installiert wurde und vom Betreiber gewartet und gepflegt wird. Dann gibt es noch die äußeren Einflüsse, wie Sturm, Hagel, Blitzschlag, Feuer. Das ist dann unsere Aufgabe: Module auf Funktion prüfen, reparieren oder entscheiden, dass ein Modul irreparabel ist. Geprüft wird im Adler Solar Test und Reparatur Center in Bremen und manchmal vor Ort mit unserem mobilen Testlabor. Das haben wir jetzt fünf Millionen mal gemacht“.
Das fünfmillionste Modul, das bei Adler Solar zur Prüfung erschienen ist, war auf einer Gewerbehalle montiert und wurde bei einem Brand Gasen, Hitze, Staub und Asche ausgesetzt. In so einem Fall können Dichtungen schmelzen, der Modulrahmen kann sich verziehen, Folien können ihre Struktur verändern, Lötstellen können beschädigt werden. „Das fünfmillionste Modul war nicht unmittelbar am Brandherd installiert und auf den ersten Blick optisch unauffällig, bis auf Verschmutzungen durch Löschwasser und Ruß Spuren. Der erste Schritt war die visuelle Inspektion nach dem Vier-Augen-Prinzip.
Visuelle Inspektion nach dem Vier-Augen –Prinzip © Adler Solar Services GmbH
Danach folgt die „Wet-Highpot“-Prüfung, bei der das Modul in einem Wasserbad einer Isolationsprüfung unterzogen wird. Ist diese bestanden, folgt der Leistungstest im Sonnenlichtsimulator, dem sogenannten „Flasher“. Zum Abschluss wird das Modul noch mit Elektrolumineszenz auf Schäden überprüft. Unser fünfmillionster Kandidat hat alle Prüfungen mit Bravour bestanden und konnte an den Betreiber zurückgegeben werden“, erklärt Diplom-Ingenieur Ali Salem, leitender Prüfingenieur des Test und Reparatur Center bei Adler Solar. Insgesamt hat die Adler Solar Services GmbH 135 Module aus dem Brandschaden geprüft. 115 Module waren in Ordnung, 12 Module wurden durch das Feuer irreparabel beschädigt und 8 Module konnten im Labor im Bremen repariert werden. „Über 91 Prozent der Module gehen an den Betreiber zurück und werden noch viele Jahre Sonnenstrom produzieren. Damit ist eine Prüfung der Module sinnvoller, wirtschaftlicher und nachhaltiger als einfach neue Module zu kaufen“, erklärt Geschäftsführer Cunze.
Adler Solar prüft Photovoltaik Komponenten im Prüflabor in Bremen aber auch mit einem mobilen Testcenter vor Ort an der Anlage. Welche Methode die bessere ist, hängt vom einzelnen Fall ab. Im Prüflabor stehen alle Prüfverfahren zur Verfügung, bei der Prüfung vor Ort kommen Elektrolumineszenzprüfung, Flasher-Test und Infrarotaufnahmen zum Einsatz. Neben der Technik ist Wissen und Erfahrung im Adler Solar Team für Qualität und Prüfergebnis entscheidend. „Nach über 10 Jahren Photovoltaik Komponenten Prüfung hat man viel gesehen und weiß, dass nichts unmöglich ist. Wir wissen nach fünf Millionen Prüfungen aber auch, dass es für fünf Millionen Probleme auch fünf Millionen Lösungen gibt – mindestens“, erklärt Prüflabor Leiter Diplom-Ingenieur Ali Salem.
Quelle: Adler Solar
© SOLAR-professionell
Die KOSTAL-Solarwechselrichter der Serien PLENTICORE plus, PIKO IQ sowie PIKO 10-20 sind ab sofort mit den Optimierern von Maxim Integrated Products, Inc. (NASDAQ: MXIM) kompatibel. Mit dieser Kompati-bilität bietet die KOSTAL Solar Electric GmbH eine einfache, günstige und smarte Lösung der Moduloptimie-rung für mehr Energieertrag an.
Ein wesentlicher Vorteil der Maxim-Optimierer ist es, dass diese bereits in Solarmodulen wie z.B. der Firma Jinko Solar, integriert sind und so kein extra Installationsaufwand und keine zusätzlichen Kosten für externe Geräte entstehen. Auch seitens der KOSTAL-Wechselrichter erfolgt die Installation einfach und bequem: Es müssen weder Änderungen an dem Gerät selber noch an der Software vorgenommen werden.
Darüber hinaus arbeiten die Maxim-Optimierer bereits auf Teilstringebene. Das bedeutet eine wesentlich hö-here Flexibilität bei der Planung von PV-Anlagen, da die optimierten Module unabhängig von der Ausrichtung oder von Verschattungsproblemen die größtmögliche Energie produzieren können. Für den Solarteur bieten sich so vielfältige Möglichkeiten z.B. bei der Integration unterschiedlicher Stringlängen, bei verschiedenen Dachorientierungen und der Erweiterung von Modulen in teilweise schattierte Bereiche.
Leistungsoptimierer sorgen dafür, dass Solarmodule deutlich mehr Energie erzeugen und dadurch der PV-Anlagenbesitzer mehr Ertrag erwirtschaften kann.
„Uns war es wichtig, die ideale Lösung zur Moduloptimierung zu bieten. Das gilt für den Anlagenbetreiber sowie den Installateur gleichermaßen. Mit der Kompatibilität zu unseren Wechselrichtern haben wir es ge-schafft, dass unsere Kunden von den Vorteilen der Optimierungstechnologie von Maxim profitieren, ohne zu-sätzlichen Aufwand zu haben. Einfach wie gewohnt installieren und schon läuft‘s“, erklärt Thomas Garber, Leiter Produktmanagement PV-Wechselrichter und Speichersysteme bei KOSTAL.
Quelle: Kostal
Schweizer Energiemix 1973 bis 2015 ©SOLAR-professionell
Der Schweizer Branchenverband Solarenergie teilt in einer Stellungnahme zur Mitteilung des Bundesamtes für Energie mit: Einmalvergütung wird endlich deblockiert – Jetzt in Photovoltaik investieren!
Das Bundesamt für Energie hat die Förderkontingente 2019 für Photovoltaik deutlich erhöht. Damit kann die Einmalvergütung, die rund einen Viertel der Kosten einer Anlage deckt, deutlich rascher als bisher ausbezahlt werden. So wird der Bau einer Solaranlage im Zusammenhang mit Eigenverbrauch wirtschaftlich richtig attraktiv!
Zu Beginn dieses Jahres sind die neuen Fördermassnahmen für erneuerbare Energien in Umsetzung der Energiestrategie 2050 in Kraft getreten. Für die Photovoltaik bewirkten sie bisher nicht den dringend nötigen Schub. Hauptgrund dafür waren die langen Wartefristen für die Auszahlung der Einmalvergütung durch die Förderstelle Pronovo. Insbesondere bei Grossanlagen mit über 100 Kilowatt Leistung, was einer Fläche von ca. 700 Quadratmetern entspricht, war grosse Zurückhaltung bei Investoren angesichts der Wartefrist von 6 Jahren zu verspüren.
Swissolar ist deshalb sehr zufrieden mit der heute angekündigten Erhöhung der Kontingente durch das Bundesamt für Energie:
- Für Grossanlagen (>100 kW) wird die Wartezeit bis zur Zusage der Einmalvergütung mehr als halbiert und gemäss BFE auf unter 3 Jahre reduziert. Für den Baubeginn muss der Investor zwar die Zusage abwarten, dafür wird die Förderung sehr rasch nach der Inbetriebnahme ausbezahlt.
- Bei Kleinanlagen (2-99,9 kW) kann der Investor anmelden und sofort bauen. Die Auszahlung erfolgt gemäss BFE nach 1 ½ Jahren nach der Inbetriebnahme. Wenn der Investor sich mit der Förderung für 99,9 kW begnügt, darf er auch eine grössere Anlage im System der Kleinanlagen fördern lassen.
Dies macht den Bau von Photovoltaikanlagen noch attraktiver als bisher. Solarstrom vom eigenen Dach kostet bei Einfamilienhäusern rund 15 Rappen pro Kilowattstunde, bei Grossanlagen sogar nur etwa 10 Rappen. Das ist fast immer günstiger als Strom vom Netz und im Fall von Grossanlagen auch günstiger als Strom aus neuen Kraftwerken anderer Technologien. Die verkürzten Wartezeiten helfen das enorme Potenzial der Solarstromproduktion auf unseren Gebäuden rascher nutzbar zu machen. Allein auf unseren Dächern könnten gemäss Berechnungen des Bundesamts für Energie jährlich bis zu 50 Milliarden Kilowattstunden (85% des heutigen Stromverbrauchs) produziert werden.
Ein grosses ungenutztes Potenzial für Solaranlagen sieht Swissolar insbesondere bei Industrie- und Gewerbebetrieben mit ihren grossen Dächern und hohem Stromverbrauch. „Eine solche Investition, unterstützt durch die Einmalvergütung, sorgt für sichere Erträge über eine Lebensdauer von mindestens 30 Jahren bei vernünftigen Renditen“, meint David Stickelberger, Geschäftsleiter von Swissolar.
Interessant ist auch die seit Jahresbeginn bestehende Möglichkeit des Zusammenschlusses zum Eigenverbrauch (ZEV): Mehrere Verbraucher, auch auf angrenzenden Grundstücken, können gemeinsam den Strom einer Solaranlage nutzen und damit den Eigenverbrauch erhöhen.
Quelle: Swissolar
